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Zwischen Sand und Sonne

Quarzsand ist der Ausgangsstoff für die Herstellung von hochreinem Polysilicium, dem wichtigsten Rohstoff für die Photovoltaik. Zwischen Sand und hochreinem Polysilicium liegen jedoch hochkomplexe, technisch anspruchsvollste Arbeitsschritte – und im Falle von WACKER über 50 Jahre Erfahrung. Damit das beste Polysilicium entsteht, das auf dem Markt zu haben ist.

Die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von hochreinem Polysilicium:

1. Quarzsand

Silicium ist das zweithäufigste Element der Erde. In der Natur kommt es in erster Linie als Siliciumdioxid (SiO2) in Form von Quarzsand vor.

2. Metallurgisches Silicium

Durch Erhitzen des Siliciumdioxids (SiO2) mit Kohlenstoff werden die Sauerstoffatome entfernt. So entsteht metallurgisches Silicium (Simg), das ein bis zwei Prozent Verunreinigungen enthält – zu viel für die Herstellung einer hocheffizienten Solarzelle. Um es weiter zu reinigen, nutzt WACKER ein ausgereiftes Destillationsverfahren.

3. Wirbelschichtreaktor

Zunächst wird dafür das metallurgische Silicium (Simg) in einem Wirbelschichtreaktor mithilfe von Chlorwasserstoff (HCl) in flüssiges Trichlorsilan (HSiCl3) umgewandelt.
Simg + 3 HCl -> SiHCl3 + H2

4. Trichlorsilan-Destillation

Diese Flüssigkeit wird destilliert, um Verunreinigungen zu entfernen und hochreines Trichlorsilan zu erzeugen.

5. Silicium-Abscheidungsreaktor

Das extrem reine Trichlorsilandestillat wird auf ca. 1.000 °C erhitzt und über dünne, erhitzte Siliciumstäbe geleitet.

6. Reines Silicium

Trichlorsilan zerfällt dabei und reines Silicium wird auf der Staboberfläche abgeschieden.
4 SiHCl3 -> Si + 3 SiCl4+ 2 H2

7. Silicium-Chunks

Abschließend wird das hochreine Silicium zerkleinert. Der entstehende Bruch bildet das Ausgangsmaterial für Solarzellen und Halbleiterwafer.

Je reiner das Polysilicium, desto effizienter die Solarzelle

Das so entstandene hochreine Polysilicium von WACKER besitzt eine Reinheit von 99,9999999 Prozent. Das ermöglicht hocheffiziente Solarzellen für kürzere Energierücklaufzeiten, weniger CO2-Emissionen und kontinuierliche Kostensenkungen. Über die Lebensdauer einer Solarzelle gerechnet, kann ein Kilogramm hochreines Polysilicium von WACKER so mehr als 7.000 Kilogramm an CO2-Emissionen sparen.

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